고체추진기관의 $Al_2O_3$가 고무내열재에 미치는 영향을 평가하는 시험방법 연구

A New Test Method to Evaluate Influence of $Al_2O_3$ to Rubber Insulator in Solid Propellant Rocket Motor

고체추진기관의 연소 생성물 중 $Al_2O_3$는 노즐목으로 빠져나가지 않고 연소관내부에 침적될 수 있다. 침적된 슬래그에 의한 고무내열재의 열반응을 모사하기위하여 특별한 추진기관을 설계하여 시험하였다. 이 특별한 추진기관 시험 중 슬래그 침적양상을 Dynamic Radioscopy로 촬영함으로서 처음 설계한데로 원하는 위치에 슬래그가 침적된다는 것을 입증하였다. 본 논문에서 개발한 시험방법은 새롭게 설계하려는 추진기관내부의 온도와 압력을 그대로 모사할 수 있어 슬래그에 의한 고무내열재의 재료 특성평가 및 연소관의 내열고무두께를 결정하는 설계자료로 사용할 수 있는 모사시험 방법이다. 연소평균압력 770 psi이고 연소시간 50초인 추진기관의 EPDM내열재를 모사 시험한 결과 열량이 큰 슬래그에 의한 고무 열반응량이 연소가스 유속에 의한 삭마량보다 적음을 알 수 있었다.

In solid propellant rocket motors, $Al_2O_3$, one of combustion products, can be accumulated inside a combustion chamber. A special rocket motor was designed and tested to simulate thermal reaction of rubber insulator affected by the deposited slag. We successfully demonstrated through a dynamic radioscopy that the slag was deposited at the location as designed. In this paper we present a new test method which can simulate a high temperature and pressure environment in combustion chamber to evaluate material characteristics of rubber insulator and can provide design data to decide its thickness for a new solid rocket motor. The solid rocket motor, which has an average chamber pressure of 770 psia and a burning time of 50 seconds, was tested. The results show that erosion of EPDM insulator is more affected by a gas velocity rather than by the thermal reaction of slag with a high thermal capacity.